FCC汽油催化转化动力学模型

以催化裂化反应机理为基础，将FCC汽油原料及产品按馏程和化学组成进行集总划分。考虑裂化、氢转移、芳构化和缩合等反应，对反应网络进行合理简化，提出了一种接近分子水平的动力学模型。通过参数估算求取14个动力学速率常数、反应活化能和指前因子，建立了汽油催化转化反应的十集总动力学模型。研究结果表明，采用该模型能预测不同反应条件下汽油转化反应产率分布和产品中汽油的烃类组成。     

汽油催化裂解制丙烯集总动力学模型Ⅰ. 动力学模型确立

利用微型固定床反应器研究了C₅～C₈₊汽油窄馏分的催化裂解反应特性。结果表明,汽油中的烯烃是生成丙烯的最佳前驱体,其反应活性和丙烯选择性均高于烷烃,丙烯产率主要由生成丙烯的裂解反应和丙烯二次转化反应之间的相对关系决定。在此基础上,按照原料和产物的馏程和化学组成进行集总划分,同时兼顾氢转移、环化、芳构化和缩合等重要的二次反应,建立了一种汽油催化裂解制丙烯反应动力学模型。该动力学模型可以对产物的产率以及化学组成进行预测和模拟。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究Ⅱ.轻馏分油反应动力学参数的测定

以三种不同的轻馏分油为原料，其中二种为催化蜡油生成的轻馏分油，采用三种不同性质的平衡催化剂，在小型催化裂化固定流化床装置上考察馏分油的催化转化反应规律。从催化裂化反应机理出发，把原料及其产物按馏程和化学组成分为链烷烃、环烷烃、烯烃和芳烃等虚拟组分，通过参数估计求取18个反应动力学常数，建立集总动力学模型。结果表明：反应动力学常数反映了催化裂化反应的特征，该模型能较好地拟合试验数据，不仅能预测不同原料的产品分布，而且可以预测汽油和液化气组成，为进一步研究以重质油为原料降低汽油烯烃含量和多产轻烯烃的催化裂化反应作了准备。     

FDFCC工艺中汽油提升管催化裂化反应动力学模型研究

利用中国石化长岭分公司1号催化裂化装置实测数据，采用集总理论研究FDFCC工艺汽油提升管内的催化反应行为。根据集总原则，将汽油提升管内反应系统的原料和产品按馏程及烃族组成划分为九个集总组分，通过合理简化反应网络，建立九集总反应动力学模型，并求取25组反应动力学参数，并对不同性质原料在不同操作条件下的产品分布进行验证。结果表明，该模型能较好预测汽油产品组成及液化气中高附加值的丙烯产率。对FDFCC模型的进一步开发研究和FDFCC工艺的汽油降烯烃生产具有一定的指导意义。     

渣油催化裂化反应动力学模型的研究

针对渣油催化裂化原料组成复杂，生焦率高，催化剂污染严重和常常外排油浆的特点，从原料结构族组成出发，提出了渣油催化裂化十三集总反应动力学模型。通过实验测出动力学参数后，设计编制了模型的计算软件，用中型提升管试验数据对本模型的验证结果表明，用本模型计算的产品产率与实验结果能良好地吻合。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究 III.重油催化裂化模型的建立

将一种基于催化裂化反应机理的动力学模型应用于重油催化裂化过程,实验确立了几种典型的催化裂化催化剂的反应速率常数。模拟实验的结果表明,通过实验确定的各反应速率常数不仅可以对重油催化裂化产品的产率分布进行模拟和预测,而且可以较为准确地对产品族组成进行模拟和预测。该模型包含十四个集总共24个反应速率常数,易于在提升管反应器上应用。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究Ⅲ.重油催化裂化模型的建立

将一种基于催化裂化反应机理的动力学模型应用于重油催化裂化过程，实验确立了几种典型的催化裂化催化剂的反应速率常数。模拟实验的结果表明，通过实验确定的各反应速率常数不仅可以对重油催化裂化产品的产率分布进行模拟和预测，而且可以较为准确地对产品族组成进行模拟和预测。该模型包含十四个集总共24个反应速率常数，易于在提升管反应器上应用。     

结构导向集总方法构建直馏汽油催化裂化动力学模型

采用结构导向集总(SOL)新方法构建了直馏汽油催化裂化改质的反应动力学模型。模型选取74种分子组成原料矩阵,根据催化裂化正碳离子反应机理,制定了42种反应规则构建反应网络。采用矩阵变换的形式求解反应网络,从而得到产物分子矩阵。通过对产物矩阵中的分子归类,获得产物分布及汽油族组成。采集实验室小型固定流化床催化裂化数据,对模型计算结果进行验证。结果表明,该模型能较为准确地预测产物分布及汽油族组成;在温度及进料组成改变时,模型适应性较好;模型同样能较准确地预测汽油研究法辛烷值。     

重油催化裂化MIP工艺集总动力学模型

 根据催化裂化反应机理及MIP工艺的特点,开发了重油催化裂化12集总反应动力学模型。以公开发表的MIP工艺装置数据为基础,对模型参数进行验证计算。结果表明,模型对原料及柴油采用结构族组成划分集总,准确反映了不同碳原子结构反应性能的差异,并减少了反应途径数目。通过分步求解法求取反应动力学参数,有效减少了需同时估计的动力学参数个数,并提高了参数估计结果的精度和可靠性;计算值与实测值拟合良好。反应速率常数和活化能的分析结果表明,模型参数很好地反映了实际反应规律。     

加氢深度脱硫动力学模型研究

以中国石化齐鲁公司胜利炼油厂常三线油为Z原料,昌邑石化混合柴油为C原料,以工业精制剂QLH-03 B为催化剂,在20 m L固定床加氢试验装置上进行柴油加氢脱硫(HDS)动力学研究。通过考察反应温度对HDS的影响,建立了柴油HDS动力学模型;通过阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程拟合,求出反应表观活化能。以260万t/a伊朗德黑兰炼油厂的实际运行数据对模型进行了验证。结果表明,所建立的模型可根据原料性质和反应条件预测产品硫含量或各段反应器进出口温度,可用于预测和指导工业生产操作。     

催化裂化反应深度的研究与应用

由于流化催化裂化(FCC)原料组成、产品收率、目的产品组成与性质均已发生巨大变化,原料转化率已不能准确地反映现代FCC的实际反应深度。在研究催化裂化一次反应和二次反应的基础上,把催化裂化反应分为3类：即分子数量增加但相对分子质量减小的化学反应、分子数量减少但相对分子质量增加的化学反应和分子数量与相对分子质量基本不变的化学反应。提出了催化裂化反应深度指数的定义和计算方法,并用其计算了6套大型工业FCC装置的反应深度指数。结果表明,反应深度指数涵盖了裂解反应、缩合反应和中间产物二次反应进行的程度,反应深度指数比原料转化率或重油转化率能更显著地衡量催化裂化反应深度的变化。     

ZRP沸石对FCC汽油催化裂解产丙烯的影响

 本文研究了550℃，常压，加有水蒸气条件下，FCC汽油在ZRP沸石上的催化裂解反应，研究了ZRP硅铝比变化和稀土改性ZRP对反应的影响。通过实验结果分析和反应前后反应物与产物分布的计算研究表明，丙烯生产是通过FCC汽油中烯烃进行裂化反应实现的。提高烯烃的选择转化率、促进裂化反应和提高丙烯产品的选择性将有利于丙烯产量的增加。提高ZRP沸石硅铝比能够增加沸石的强酸量，提高烯烃的转化率，提高低碳烯烃的选择性，但丁烯选择性高于丙烯的选择性。稀土改性的ZRP沸石能够增加强酸量，提高烯烃的转化率，提高丙烯的产品选择性。     

催化裂化汽油的下行床催化转化

以循环下行床为反应器,催化裂化汽油为原料,在工业催化裂化(FCC)催化剂和催化裂解(DCC)催化剂作用下,研究了催化裂化汽油的催化转化过程。实验结果表明,在下行床反应器中,催化裂化汽油中的烯烃能显著降低,主要转化为低碳烯烃产品,同时得到富含芳烃的液体产品,副产干气和焦炭量很低。催化裂化汽油在FCC催化剂和DCC催化剂上表现出不同的反应机理。FCC催化剂孔道大,可以发生双分子裂化反应和单分子裂化反应,而DCC催化剂孔道小,以单分子裂化反应机理为主,同时DCC催化剂低碳烯烃选择性更高。     

A Kinetics Lumped Model for VGO Catalytic Cracking in a Fluidized Bed Reactor

Abstract

Fluid catalytic cracking (FCC) is a process used to converted heavy petroleum products to light products such as gasoline, light fuel oil, and petroleum gas. In the fluid catalytic cracking reactor heavy gas oil is cracked into more valuable lighter hydrocarbon products. The reactor input is a mixture of hydrocarbons that makes the reaction kinetics very complicated due to the involved reactions. In this article, a four-lump model is proposed to describe the kinetics of vacuum gas–oil (VGO) cracking in the FCC process. This model is different from other models mainly in that the deposition rate of coke on catalyst can be predicted from gas–oil conversion and isolated from the C1-C4 gas yield. By this lumped model for the kinetic of cracking VGO we can also conclude that the C1-C4 gas yield increases with increasing reactor temperature, whereas the production of gasoline and coke decreases. We can also conclude that with decreasing space velocity the product yield will increase.     

碱性氮化物对催化裂化过程的影响及反应化学研究

采用小型固定流化床装置,考察了以喹啉和7,8-苯并喹啉为代表的碱性氮化物对大庆减压蜡油催化裂化过程的影响,探究碱性氮化物在催化裂化过程中的转化及产物中的氮分布规律,并采用分子模拟的方法研究其在催化裂化过程中的反应化学。结果表明:碱性氮化物的加入会导致反应转化率下降,并影响产物分布;喹啉和7,8-苯并喹啉在催化裂化过程中发生烷基化反应的可能性最大;在氢转移反应过程中,喹啉分子中的氮环更易被饱和,进而发生开环裂化反应生成苯胺类氮化物;7,8-苯并喹啉优先饱和中间的苯环,故能发生开环裂化反应生成氨气或脂肪胺,但不会生成苯胺类氮化物;烯烃和氨气可发生环化缩合反应生成苯胺及五元氮杂环化合物;小分子氮杂环化合物可发生烷基化、环化缩合反应生成大分子氮化物。